C语言：大战指针“哥斯拉”（3）

目录

一、前言

二、函数指针数组

三、回调函数

四、qsort函数

（一）排序整型数据

（二）排序结构数据

（三）模拟实现qsort函数

五、总结

一、前言

大家新年好，小欣在这里祝大家新年快乐，身体健康，学业进步，拿到心仪的offer！！！在新的一年里，小欣将继续和大家一起学习并分享知识点，让我们一起携手并进，书写2024年的精彩画卷！！！今天我们一起学习打败指针“哥斯拉”的最后一招。

二、函数指针数组

所谓函数指针数组，就是一个存放函数指针的数组。我们以一个计算器程序为例子。

代码如下所示：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include void menu(){printf("==========================================\n");printf("| 1.Add 2.Sub|\n");printf("| 3.Mul 4.Div|\n");printf("| 0.exit |\n");printf("==========================================\n");}//加法运算int add(int a, int b){return a + b;}//减法运算int sub(int a, int b){return a - b;}//乘法运算int mul(int a, int b){return a * b;}//除法运算int div(int a, int b){return a / b;}int main(){int x, y;int input = 1;int ret = 0;do{menu();printf("请选择：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:printf("输入操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = add(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 2:printf("输入操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = sub(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 3:printf("输入操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = mul(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 4:printf("输入操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = div(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 0:printf("退出计算器\n");break;default:printf("选择错误，重新选择\n");break;}} while (input);return 0;}

我们可以发现，实现这样一个简单的计算器程序代码比较多也有些冗余，维护起来也比较麻烦。

现在，我们用函数指针数组来修改上面的代码，让代码变简洁，进而更好维护。

修改后的代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include //计算器（转移表）void menu(){printf("==========================================\n");printf("| 1.Add 2.Sub|\n");printf("| 3.Mul 4.Div|\n");printf("| 0.exit |\n");printf("==========================================\n");}int Add(int x, int y){return x + y;}int Sub(int x, int y){return x - y;}int Mul(int x, int y){return x * y;}int Div(int x, int y){return x / y;}int main(){int input = 0;int a = 0;int b = 0;int ret = 0;do{menu();//使用函数指针数组的方式//这里函数指针数组的效果，我们称为转移表int (*pfArr[])(int, int) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div };printf("请选择：");scanf("%d", &input);if (input == 0){printf("退出计算器\n");}else if (input >= 1 && input <= 4){printf("请输入两个操作数：");scanf("%d %d", &a, &b);ret = pfArr[input](a, b);printf("%d\n", ret);}else{printf("选择错误，重新选择\n");}} while (input);return 0;}

我们将函数名（地址）存入数组中，接着进入while循环，打印菜单，提示用户输入，进入if语句判断，然后用input来存储用户选择的功能，最后让input作为函数指针数组的下标，我们通过下标来访问数组的元素。

我们修改后的代码不再使用switch语句，而是使用if语句和函数指针数组，因此冗余的代码也全部被优化掉，这为我们以后添加函数功能，还是删除一些功能，都变得更加方便，只要修改数组大小，删除数组元素就OK了。

三、回调函数

回调函数的本质就是函数指针，只不过定义有所区别。它的定义是：把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，称它为回调函数。

我们也可以通过回调函数来调用函数，更加方便地实现计算器功能。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include //计算器（回调函数）void menu(){printf("==========================================\n");printf("| 1.Add 2.Sub|\n");printf("| 3.Mul 4.Div|\n");printf("| 0.exit |\n");printf("==========================================\n");}int Add(int x, int y){return x + y;}int Sub(int x, int y){return x - y;}int Mul(int x, int y){return x * y;}int Div(int x, int y){return x / y;}void calc(int(*pf)(int, int)){int a = 0;int b = 0;int ret = 0;printf("请输入两个操作数：");scanf("%d %d", &a, &b);ret = pf(a, b);printf("%d\n", ret);}int main(){int input = 0;do{menu();printf("请选择：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:calc(Add);//使用回调函数，进行加法计算break;case 2:calc(Sub);//使用回调函数，进行减法计算break;case 3:calc(Mul);//使用回调函数，进行乘法计算break;case 4:calc(Div);//使用回调函数，进行除法计算break;case 0:printf("退出计算器");break;default:printf("选择错误，重新选择");break;}} while (input);return 0;}

实现结果如下：

我们通过使用calc回调函数也是能够调用加减乘除这些函数的功能，这让我们在实现一个计算器程序时更加方便而且简化代码，使代码不冗余。

四、qsort函数

qsort是一个库函数，是基于快速排序算法实现的一个排序函数。

void qsort(
void* base,//base指向了要排序的数组的第一个元素
size_t num,//base指向的数组中的元素个数（待排序的数组的元素的个数）
size_t size,//base指向的数组中元素的大小（单位是字节）
int (*compare)(const void* p1, const void* p2)//函数指针-指针指向的函数是用来比较数组中的2个元素的
);

（一）排序整型数据

下面我们通过使用qsort函数来实现整型升序排序。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS//将一组整型数组升序排序#include //com_arr是用来比较p1和p2指向的元素大小int com_arr(const void* p1, const void* p2){return *(int*)p1 - *(int*)p2;//升序用p1-p2，降序则p2-p1}void print_arr(int arr[],int sz){int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");}void test1(){int arr[] = { 5,2,6,8,7,10,1,3,9,4 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);print_arr(arr, sz);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), com_arr);print_arr(arr, sz);}int main(){test1();return 0;}

运行结果如下：

（二）排序结构数据

排序结构数据也可以用qsort函数来进行排序，给大家举个例子：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS//qsort函数排序结构体数据#include #include #include struct Stu{char name[20];//姓名int age;//年龄};//比较两个结构体数据，不能用>  name, ((struct Stu*)p2)->name);}void test2(){struct Stu arr[] = { {"ZhnagSan",20}, {"LiSi",18},{"WangWu",22} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);int i = 0;for (i = 0; i age - ((struct Stu*)p2)->age;}void test3(){struct Stu arr[] = { {"ZhnagSan",20}, {"LiSi",18},{"WangWu",22} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i].age);}}int main(){test2();//按姓名进行比较//test3();//按年龄进行比较return 0;}

排序后的结果如下：

注意：比较两个结构体数据，不能用> < == 比较

比较字符要使用库函数strcmp
strcmp其实是按照对应位置上的字符的ASCII码值的大小进行比较

（三）模拟实现qsort函数

qsort是一个库函数，它是使用快速排序的算法来进行排序的。在上一期我们讲过冒泡排序的原理和使用，感兴趣的朋友可以参考C语言：大战指针“哥斯拉”（2），现在我们将冒泡排序进行改造，来模拟实现qsort函数。

Tips：

改造的前提仍是使用冒泡排序

1.比较的代码部分要改成回调函数。

2.交换的代码部分也要进行修改。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS//设计和实现bubble_sort,这个函数能够排序任何类型的数据。#include #include void print(int arr[], int sz){int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}}int cmp_int(const void* p1, const void* p2){return *(int*)p1 - *(int*)p2;}void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width){int i = 0;for (i = 0; i < width; i++){char temp = *buf1;*buf1 = *buf2;*buf2 = temp;buf1++;buf2++;}}void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2)){int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{//每一趟冒泡排序的过程int j = 0;for (j = 0; j  0){//交换Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);}}}}void test(){int arr[] = { 1,5,6,8,7,3,2,10,4,9 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);print(arr, sz);}int main(){test();return 0;}

升序排序结果如下：

小知识：

int (* compar)( const void *, const void * )
函数规定，在待比较的两个参数中，若
前一个参数 > 后一个参数，则返回值>0;
前一个参数 = 后一个参数，则返回值=0;
前一个参数 < 后一个参数，则返回值<0;

上面的代码我们通过使用回调函数，通过bubble_sort 中的函数指针的形参，在函数中解引用这个指针后，调用指向的函数，接着以被调用的函数的返回值为参考，最终对数据进行交换排序。

结构体类型能进行这样的排序，类似的代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS//使用bubble_sort对结构体数据进行排序#include #include struct Stu{char name[20];int age;};int cmp_stu_by_name(const void* p1, const void* p2){return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);}int cmp_stu_by_age(const void* p1, const void* p2){return ((struct Stu*)p1)->age, ((struct Stu*)p2)->age;}void Swap(char* buf1, char* buf2, size_t width){int i = 0;for (i = 0; i < width; i++){char temp = *buf1;*buf1 = *buf2;*buf2 = temp;buf1++;buf2++;}}void bubble_sort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*cmp)(const void* p1, const void* p2)){int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{//每一趟冒泡排序的过程int j = 0;for (j = 0; j  0){//交换Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);}}}}void test(){struct Stu arr[] = { {"Zhangsan",18},{"LiSi",24},{"WangWu",20} };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_name);bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);//打印arr数组的内容int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%s %d\n", arr[i].name, arr[i].age);}}int main(){test();return 0;}

输出结果：

我们在模拟实现qsort函数时要注意，函数的形参一直都是void* 型，传入的实参要通过强制类型转换后才能得到返回值。

五、总结

通过上面的学习，恭喜大家学会打败指针“哥斯拉”的最后一招，同时蜡笔小欣也给大家的坚持点赞。指针让我们在写代码程序时更加方便快捷，也能简化一下冗余的代码，只要我们平时多加练习，对指针的使用会更加熟练，我们下期再见。